Около 70% от изхвърлените във водите отпадъци потъват на дъното на океаните и моретата или се разлагат на милиони тонове микро- и нанопластмаса. Въз основа на базирана на изкуствен интелект система, изследователският проект MAELSTROM представи иновативна разработка на автономен робот за водни басейни с дълбочина на потапяне до 20 m, който избирателно идентифицира и събира обекти. Решението е автоматизирано с помощта на компютърно-базирано управление на Beckhoff и успешно е преминало системни тестове в каналите на Венеция през септември 2022 г.

„Ако искаме да предотвратим замърсяването на водните екосистеми или навлизането на микро- и нанопластмаси в телата ни чрез хранителните вериги, освен че е важно да спрем по-нататъшното замърсяване на водите, трябва и да се погрижим за боклука, който вече е попаднал под повърхността на водата. Точно това има за цел и проектът MAELSTROM на European Horizon 2020 – да разработи и интегрира технологии за идентифициране, отстраняване, сортиране и трансформиране в суровини на всякакви отпадъци от дебрите на моретата и океаните“, поясниха за ДигиталнаИндустрия.bg от водещото българско инженерингово дружество Кастива, официален представител на Beckhoff за България.

Международният изследователски екип на проекта разработва роботизирана платформа за почистване на морското дъно. Нейната основна част е подводен робот, оборудван със захващащо и засмукващо устройство, което се движи гъвкаво в шест направления с помощта на осем лебедки. Използвайки специални сензори и камери, роботът засича боклука по морското дъно и автоматично се позиционира над него. Той може да повдига предмети с тегло до 130 kg, включително велосипеди, гуми, кутии, оградни мрежи и др., докато по-малките частици замърсявания или пластмасови отпадъци, плаващи във водата, се прихващат чрез засмукване. Вендузите и захващащият механизъм се активират само когато е необходимо, свеждайки до минимум въздействието върху морската екосистема.

„За да осигурят стабилно, точно и бързо позициониране, за управлението на позициониращите лебедки са избрани безчеткови синхронни сервомотори AM8071 и серво задвижвания AX5118 от Beckhoff. Технологията One Cable на задвижванията намалява усилията за окабеляване и изискванията за пространство при лебедките. Здравите стоманени кабели на лебедките позволяват корпуса на робота да бъде прецизно позициониран под водата и придържан с изключително голяма стабилност, въпреки понякога силните течения“, разказаха от Кастива.

Сензори и свързващи технологии

За контрола и мониторинга на подводния „робот-чистач“ са използвани множество сензори и камери за ръчно, автоматично и дистанционно управление. Интегриран сензор за налягане отчита дълбочината на гмуркане, а инерционно измервателно устройство регулира позицията на робота във водата. Разстоянието на мобилната платформа до морското дъно и нейната относителна скорост се записват от специално устройство чрез четири сонарни сензора.

Част от останалите сензори на системата са разположени на понтона върху самата водна повърхност, включително сензор за налягане, чрез показанията на който се компенсират промените в атмосферното налягане по време на гмуркането. Две кинематични GPS единици в реално време определят позицията и вертикалната ориентация на платформата. Всички данни от тези различни системи се вземат под внимание при управлението и регулирането на позицията на робота.

„Със своите общо дванадесет оси – осем лебедки и четири вертикални плъзгачи на понтонните мачти – подводният робот се управлява от TwinCAT 3, инсталиран на индустриален компютър с контролен шкаф C6650 на Beckhoff. Контролерът е монтиран в главния контролен шкаф, разположен в контролна зала. Технологията за безопасност се изпълнява от EtherCAT терминал EL6910 и софтуерът TwinSAFE“, коментираха специалистите от българската фирма. „Други четири разпределителни кутии, монтирани децентрализирано на кабелните лебедки, съдържат входно-изходните интерфейсни модули и електрониката за измерване на силата на кабела. Връзката между контролния шкаф и разпределителните кутии се осъществява посредством Ethercat P. Според реализаторите на проекта това приложение на технологията EtherCAT прави възможно предаването както на постояннотоковото захранване, така и на EtherCAT комуникацията в реално време само чрез един кабел“, уточниха още те.

Управление на роботизираната платформа

Управлението на робота се осъществява посредством джойстик. Операторът използва прогнозната позиция на мобилната подводна платформа и камерите, разположени на нея. С помощта на човеко-машинен интерфейс (HMI), операторът може да избира различни режими на управление и да наблюдава всички функции въз основа на стойностите на сензора – в допълнение към визуалния контрол от подводните камери.

Системата за подводно възприятие дава възможност за визуално серво управление. Веднага щом операторът забележи отпадък по дъното (на сравнително малко разстояние от камерата поради мътността на водата), той може да кликне върху него на изображението и мобилната платформа автоматично ще се приближи към боклука. „В допълнение към ръчното управление, роботът може и автономно да идентифицира, да се насочва и да събира боклуците. Това работи на базата на изкуствен интелект, който е в състояние да идентифицира морските отпадъци и да избере най-подходящото устройство за тяхното отстраняване“, допълниха още от Кастива.

Повече информация за Кастива ООД, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и актуални промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! Разберете още кои са активните постоянни и стажантски позиции на компанията, както и подробности за технологичните възможности и бъдещите ѝ планове за развитие от ТУК!

Източник на снимковия материал: Кастива, Beckhoff, maelstrom-h2020.eu, freepik.com